گازیفایرهای ترمینال گیرنده LNG: هر چیزی که باید بدانید در اینجا وجود دارد

فرآیند ترمینال دریافت LNG

پس از ورود یک کشتی حمل و نقل LNG، LNG از طریق پمپ های تخلیه کشتی، بازوهای کشتی فاز مایع و خطوط لوله تخلیه به مخازن ذخیره سازی منتقل می شود. گاز تبخیر شده (BOG) تولید شده در حین تخلیه تا حدی به مخازن بار کشتی LNG بازگردانده می شود تا فشار داخل مخازن متعادل شود. بخش دیگری از BOG توسط کمپرسورهای BOG فشرده شده و سپس در یک کندانسور متراکم می شود. BOG متراکم، همراه با LNG خروجی، توسط پمپ های تخلیه فشار بالا به بخارساز برای تبدیل مجدد به گاز پمپ می شود.

بخارساز LNG را به گاز طبیعی گازی تبدیل می کند. سپس گاز طبیعی قبل از ارسال به شبکه خط لوله، تحت فشار تنظیم و اندازه گیری می شود. علاوه بر این، می‌توان BOG را مستقیماً به فشار خط لوله خروجی با استفاده از کمپرسورهای تقویت‌کننده فشرده کرد و فرآیند تبدیل مجدد به گاز را دور زد.

سیستم تبدیل/گاز سازی مجدد LNG شامل پمپ های مایع غوطه ور در داخل مخزن ذخیره LNG، یک کندانسور مجدد، پمپ های تخلیه فشار بالا/کم واقع در خارج از مخزن، بخارساز و تاسیسات اندازه گیری است.

در شرایط عملیاتی معمولی، فقط بخارساز رک باز (ORV) / بخارساز با محفظه کامل (IFV) کار می‌کند. با این حال، در طول تعمیر و نگهداری یا اوج تراشیدن اضطراری، بخارساز احتراق مستغرق (SCV) می تواند به صورت موازی کار کند.

طبقه بندی بخارسازهای LNG

بخارسازها تجهیزات حیاتی در پایانه های دریافت LNG هستند و طراحی ساختاری آنها بر اساس منبع حرارتی که استفاده می کنند متفاوت است.

1. بر اساس میزان استفاده، بخارسازها را می توان به بخارسازهای بار پایه و بخارسازهای پیک تراشیدن دسته بندی کرد.

2. بر اساس نوع منبع گرما، بخارسازها را می توان به بخارسازهای محیطی (با استفاده از منابعی مانند هوای اتمسفر، آب دریا یا آب زمین گرمایی)، بخارساز فرآیند (با استفاده از گرمای حاصل از فرآیندهای حرارتی یا شیمیایی) و بخارسازهای مستقیم (با استفاده از منابعی مانند هوای اتمسفر، آب دریا یا آب زمین گرمایی) طبقه بندی کرد. استفاده از گرمای حاصل از احتراق سوخت).

انواع متداول بخارسازهای LNG که در پایانه های دریافت یافت می شوند

بخارساز هوای محیطی (AAV)
بخارساز مایع متوسط ​​(IFV)

بخارساز رک باز (ORV)
بخارساز احتراقی مستغرق (SCV)

(1) بخارساز هوای محیطی (AAV)

رابخارساز هوای محیطیاز هوای اتمسفر به عنوان منبع گرما برای تبخیر LNG استفاده می کند.AAV دارای ساختار ساده و هزینه های عملیاتی کم است. این می تواند به طور مستقل از هوای محیط به عنوان منبع گرما استفاده کند و به طور کامل از انتشار آلاینده ها و صدا جلوگیری کند. علاوه بر این، می تواند آب تغلیظ شده و آب یخ ذوب شده را برای تولید یا استفاده خانگی جمع آوری کند.

با این حال، AAV دارای اشکالاتی است. به عنوان مثال، در دمای پایین محیط، یک بخاری اضافی برای تکمیل گرما مورد نیاز است. یخ زدایی منظم نیز برای جلوگیری از یخ زدگی سطح لوله های بخارساز ضروری است.

با توجه به انرژی ورودی نسبتا کم از گرمایش هوا، AAV فقط برای سیستم‌هایی با مقیاس‌های نصب کوچک‌تر و نیاز به تبخیر LNG کمتر مناسب است.

(2) تبخیر کننده مایع متوسط ​​(IFV)

IFV از یک مایع انتقال حرارت متوسط ​​برای کاهش اثرات یخ استفاده می کند. سیالات میانی رایج مورد استفاده عبارتند از پروپان، ایزوبوتان، فریون و آمونیاک.

در کاربردهای عملی، این بخارساز در دو مرحله عمل می کند. مرحله اول شامل تبادل حرارت بین LNG و سیال میانی است، در حالی که مرحله دوم شامل تبادل حرارت بین سیال میانی و سیال منبع حرارت است.

IFV ردپای کوچکی را اشغال می کند و می تواند نرخ تبخیر پایداری را ارائه دهد. علاوه بر این، خطر یخ زدن آب دریا وجود ندارد. مزیت قابل توجه آن در استفاده همه جانبه از انرژی، به ویژه برای اهداف تولید همزمان (ترکیبی حرارت و برق) نهفته است.

این نوع بخارساز به طور گسترده در سیستم های تبخیر LNG با بار پایه مورد استفاده قرار گرفته است، با استفاده قابل توجهی در پایانه های دریافت ژاپنی.

(3) بخارساز رک باز (ORV)

ORV از آب دریا به عنوان منبع گرما استفاده می کند و سادگی طراحی، عملکرد راحت و نگهداری آسان را ارائه می دهد. این نوع اصلی بخارساز است که در بسیاری از پایانه های دریافت LNG در سراسر جهان استفاده می شود.

ساختار مکانیکی یک LNG ORV ساده است، با رابط های خارجی اصلی شامل ورودی LNG، خروجی گاز طبیعی تبخیر شده (NG) و ورودی/خروجی آب دریا. لوله های تبادل حرارت در یک ساختار چارچوب نصب می شوند.

واحد اصلی بخارساز، لوله انتقال حرارت است، با لوله های متعددی که در یک پیکربندی صفحه مانند قرار گرفته اند. هر لوله به یک هدر گاز یا هدر مایع جوش داده می شود تا یک صفحه باندل لوله را تشکیل دهد و چندین صفحه باندل لوله بخارساز را تشکیل می دهند.

LNG از لوله اصلی پایینی وارد می شود و به لوله های تبادل حرارتی کوچک منفرد توزیع می شود و به سمت بالا در بسته لوله برای تبادل گرما جریان می یابد. در بالای بخارساز، یک دستگاه توزیع آب دریا نصب شده است. آب دریا از بالا وارد می شود و به صورت یک لایه نازک در امتداد دیواره بیرونی باندل لوله پخش می شود، گرما را به گاز طبیعی مایع داخل لوله ها منتقل می کند، آن را گرم می کند و باعث تبخیر می شود. ORV به حداقل ابزار دقیق نیاز دارد و نگهداری آن آسان است. بدون شعله باز عمل می کند و استانداردهای ایمنی بالایی را تضمین می کند.

علاوه بر این، برای پرداختن به مسائل یخ زدگی خارجی، یک تنوع به نام SuperORV وجود دارد. از لوله‌های انتقال حرارت دو لایه استفاده می‌کند که در آن LNG از طریق یک توزیع‌کننده پایین وارد لوله داخلی می‌شود و به دنبال آن تبخیر تدریجی در شکاف حلقوی بین لوله‌های داخلی و خارجی انجام می‌شود.

(4) بخارساز احتراق غوطه ور (SCV)

SCV عمدتاً از یک حمام آب، مشعل، دمنده، لوله تزریق گاز دودکش، محفظه، بسته لوله تبادل حرارتی و دودکش تشکیل شده است. گاز سوخت در داخل مشعل می سوزد و گاز دودکش با دمای بالا از طریق حمام آب تخلیه می شود. لوله اگزوز پایین، باعث ایجاد حرکت آشفته در حمام آب می شود.

LNG داخل لوله های تبادل حرارتی با آب به شدت هم زده، تبادل گرمای کافی را انجام می دهد و در نتیجه گرما و تبخیر می شود. به دلیل تماس مستقیم و انتقال حرارت شدید بین گاز دودکش با سرعت بالا و حمام آب، ضریب انتقال حرارت در خارج از لوله ها بالا است و دمای یکنواخت حمام آب را تضمین می کند.

SCV سریع و راحت ارائه می دهد

مقایسه ازبخارساز LNG

در حال حاضر، پایانه های دریافت LNG معمولاً از ORV، IFV، SCV و AAV استفاده می کنند. AAV محدودیت های بیشتری دارد و نسبتاً کمتر در پایانه های دریافت استفاده می شود.

بخارساز قفسه باز (ORV) از آب دریا به عنوان وسیله گرمایی استفاده می کند و در مقایسه با بخارساز احتراقی غوطه ور (SCV) مقرون به صرفه تر است.

با این حال، مهم است که در نظر بگیرید که ORV هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه تجهیزات اولیه، از جمله خروجی‌های ورودی و تخلیه آب دریا، خطوط لوله آب دریا، پمپ‌های آب دریا، و تجهیزات تصفیه آب دریا را متحمل می‌شود.

برای پایانه های دریافت LNG بار پایه، ORV باید انتخاب اصلی باشد. با این حال، ORV در موارد دمای بیش از حد پایین آب دریا، آب دریا حاوی مواد مضر برای تجهیزات، یا در نظر گرفتن حفاظت از محیط زیست دریایی دارای محدودیت‌هایی است.

SCV نیاز به سرمایه گذاری اولیه نسبتاً کمتری دارد، جای کمتری را اشغال می کند و امکان راه اندازی و خاموش شدن سریع را فراهم می کند. با این حال، SCV به سوخت نیاز دارد و در نتیجه هزینه های عملیاتی بالاتری نسبت به ORV دارد.

بخارساز شعله غوطه‌ور (IFV) از لوله‌های تیتانیوم برای تبادل حرارت استفاده می‌کند که عملکرد ایمن و پایدار را حتی در حضور آب دریا با کیفیت پایین ممکن می‌سازد. چالش اصلی با IFV محدودیت قابل توجه در انتخاب مایعات میانی است.

گزیده ای از بخارسازها

انتخاب بخارسازها باید ظرفیت پردازش، کاربرد، ایمنی و قابلیت اطمینان، انعطاف پذیری، هزینه های سرمایه گذاری، شرایط استفاده (بار پایه، اوج تراشیدن، استفاده اضطراری)، عوامل محیطی و شرایط آب و هوایی را در نظر بگیرد. بسته به نیازهای خاص، بخارسازهای مناسب را می توان به صورت جداگانه یا ترکیبی برای استفاده انتخاب کرد.

1. ظرفیت پردازش:

ظرفیت پردازش یک بخارساز باید با توان طراحی شده ترمینال گیرنده مطابقت داشته باشد. اگر ترمینال فقط برای مصرف در محل به "مایع در داخل، خارج مایع" با گاز طبیعی نیاز دارد، یا اگر حجم پردازش سالانه کم باشد و فضای کافی در دسترس باشد، می‌توان بخارسازهای هوای محیطی (AAV) را در نظر گرفت.

2. سازگاری و قابلیت اطمینان:

با توجه به "موقعیت عملکردی" ترمینال گیرنده، چه برای بار پایه، چه برای تراشیدن اوج یا ترکیبی از هر دو، سازگاری و قابلیت اطمینان بخارساز بسیار مهم است. در صورت نیاز به کار مداوم و قابل اطمینان، انتخاب بخارسازها باید شامل مواردی باشد که برای حمل بار پایه و همچنین برای تراشیدن اوج اضطراری مناسب هستند، مانند بخارسازهای احتراقی غوطه‌ور (SCV) که امکان راه‌اندازی و خاموش شدن سریع را فراهم می‌کنند.

3. ملاحظات زیست محیطی:

شرایط محیطی اطراف پایانه گیرنده در درجه اول به دمای خارجی (از جمله دمای اتمسفر و آب دریا) و ماهیت و پارامترهای آب دریا اشاره دارد. به عنوان مثال، هنگام انتخاب بخارسازهای قفسه باز (ORV)، عواملی مانند قطر و غلظت ذرات جامد در آب دریا، وجود یون های فلزات سنگین، مقدار pH و سایر خواص شیمیایی آب دریا باید در نظر گرفته شوند.

ملاحظات اقتصادی

هزینه سرمایه گذاری بخارسازها بخش قابل توجهی از سرمایه گذاری کلی در پایانه گیرنده را تشکیل می دهد. هنگام انتخاب بخارسازها، باید یک مقایسه جامع بین سرمایه گذاری ثابت و هزینه های عملیاتی آنها انجام شود.

بخارساز قفسه باز (ORV) از مقدار زیادی آب دریا استفاده می کند و الزامات کیفی خاصی برای آب دریا دارد. هزینه های سرمایه گذاری و نصب بالاتر اما هزینه های عملیاتی کمتری دارد.

سرمایه گذاری اولیه شامل هزینه های تجهیزات بخارساز، پشتیبانی از خروجی های ورودی و تخلیه آب دریا، خطوط لوله آب دریا، پمپ های آب دریا، و تجهیزات تصفیه آب دریا می باشد. هزینه های عملیاتی باید فاصله زمانی و هزینه های اعمال مجدد پوشش های محافظ در برابر خوردگی روی سطوح انتقال حرارت را نیز در نظر بگیرد.

در مقایسه با بخارساز احتراق غوطه‌ور (SCV)، ORV از آب دریا استفاده می‌کند و مصرف عملیاتی عمدتاً شامل مصرف برق پمپ‌های آب دریا است. بنابراین، مزیت آن در هزینه های عملیاتی به طور قابل توجهی کمتر است، با نسبت هزینه عملیاتی بین دو نوع تقریباً 1:10.

SCV از نظر هزینه های کلی سرمایه گذاری و نصب، اندازه جمع و جور و انعطاف پذیری عملیاتی برتر است. با این حال، اشکال مهلک SCV هزینه های عملیاتی بالای آن است.

در شرایط محیطی مطلوب آب دریا، استفاده از ORV آشکارا مطمئن ترین و مقرون به صرفه ترین گزینه است.

با این حال، اگر کیفیت آب دریا تأثیر منفی شدیدی بر مواد مورد استفاده در ORV داشته باشد (به عنوان مثال، غلظت بالای مواد جامد معلق بزرگ در آب دریا، که می تواند به طور قابل توجهی بر پوشش محافظ در برابر خوردگی روی سطوح انتقال حرارت تأثیر بگذارد و عمر مفید آنها را کاهش دهد)، ORV نباید انتخاب شود.

نتیجه

هر نوع گازیفایر دارای مزایا و معایب خاص خود و همچنین محیط های عملیاتی خاص است که برای آنها مناسب است. برای رسیدگی به شرایط مختلف در پایانه‌های دریافت LNG، انتخاب 1-2 نوع گازی‌کننده برای ترکیب، انتخاب خوبی است که می‌تواند از قدرت مربوطه آنها استفاده کند و محدودیت‌های ذاتی را جبران کند.

به طور معمول، هنگام پیکربندی گازیفایرها، معمولاً ترکیبی از انواع 1-2 مورد نیاز است. در حال حاضر، هنگام انتخاب گازیفایرها، پیکربندی ORV+SCV ترجیح داده می شود.

دستگاه تبخیر کننده رک باز (ORV) برای دریافت پایانه هایی با ظرفیت های پردازشی بالا و هزینه های عملیاتی پایین مناسب است. بخارساز احتراق غوطه‌ور (SCV) هزینه‌های عملیاتی نسبتاً بالاتری دارد اما سرمایه‌گذاری اولیه کمتر و عملکرد قابل اعتمادی دارد.

در مواردی که آب دریا حاوی سطح بالایی از رسوب باشد یا خواص شیمیایی مورد نیاز را نداشته باشد، می توان دستگاه تبخیر کننده سیال میانی (IFV) را به عنوان جایگزین در نظر گرفت.

در حال حاضر، 22 پایانه دریافت LNG در چین در حال فعالیت هستند که 13 پایانه دیگر در خط ساحلی در حال اجراست. ساخت پایانه‌های دریافت LNG به واردات منابع LNG در کشور ما کمک زیادی می‌کند.

گازیفایرها جزء ضروری پایانه های دریافت LNG هستند و انتخاب صحیح گازیفایرها مستقیماً بر ایمنی، قابلیت اطمینان و جنبه های اقتصادی عملیات ترمینال تأثیر می گذارد.